他们进一步建立了不同力学性能与结构再取向之间的定量关系

生物体是由材料组成的,力学性能是材料的基本性能指标。不断提高力学性能使其更好地满足实际应用需求是天然与人造材料发展的共同目标,同时也是它们面临的共性难题。在长期的自然选择与进化过程中,天然生物材料的组织结构与力学性能均得到了持续优化,使得生物体实现了对其生存环境的适应,甚至达到巧夺天工的效果。大自然不仅是天才的材料设计师,而且是人类的良师。从材料学与力学的角度揭示自然界中典型生物材料的组织结构以及赋予其优异性能的关键机理,提炼天然与人造材料共性的优化设计原则,能够为高性能人造材料的开发提供宝贵的启示。  近期,中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂实验室项目研究员刘增乾和研究员张哲峰与美国加州大学伯克利分校、加州大学河滨分校、加州大学圣地亚哥分校、普渡大学等单位开展合作,在前期对多种典型生物材料的组织结构、力学性能与损伤机制系统研究的基础上,提炼出了若干天然与人造材料性能优化设计的共性原则,主要包括:梯度结构取向效应、原位结构再取向效应和多级“缝合”界面效应。他们揭示了以上设计原则的内在力学原理,并进一步提出了一系列新的力学理论,为新型高性能仿生材料的设计与研发提供了理论指导。  梯度结构取向效应:针对不同生物材料宏观外形与微观组织结构的取向变化,他们首次提出了新型材料组织结构取向梯度(Gradient
Structural
Orientation)的概念与设计原则,从材料力学的角度建立了梯度组织结构取向与刚度、强度、断裂韧性之间的系列定量关系,例如杨氏模量与取向角度之间具有如下定量关系。  在此基础上,他们阐明了梯度结构取向效应实现性能优化的力学原理,提炼了改善材料抵抗接触损伤能力的仿生设计新思路。研究表明:随着微观组织结构取向逐渐偏离所受外力的方向,材料的刚度和强度从表面到内部逐渐降低,而断裂韧性随着裂纹越来越偏离其容易扩展的I型应力面而逐渐增大,从而达到了表面刚强而内部柔韧的效果,有效减轻了接触应力对材料造成的损伤。  原位结构再取向效应:针对天然生物材料的各向异性组织结构,他们首次提出了生物材料通过原位结构再取向(Adaptive
Structural
Reorientation)实现力学性能全面优化的策略与设计原则。研究发现:自然界中的木材、鱼鳞、骨骼等不同生物材料的微观组织结构在拉伸条件下逐渐偏向外力,而在压缩条件下逐渐偏离外力。这种结构再取向效应不仅有利于改善材料的变形能力,而且能够带来不同力学性能的全面同步提升。在拉伸条件下,增强相与应力轴之间夹角的减小有利于提高材料的刚度和强度,同时裂纹的扩展路径逐渐偏离其容易扩展的最大正应力平面,使得材料的断裂韧性得以同步增强;而在压缩条件下,增强相所受的轴向分应力随着取向逐渐偏离外力而降低,并且其所受的横向束缚作用随之增强,这不仅有利于提高材料抵抗微观局部失稳与整体结构失稳的力学稳定性,而且赋予材料优异的劈裂韧性。他们进一步建立了不同力学性能与结构再取向之间的定量关系,例如,材料的劈裂韧性与压缩应变之间具有如下定量关系。  因此,生物材料可以利用原位结构再取向效应全面改善其在不同应力条件下的刚度、强度、力学稳定性与断裂韧性,从而克服这些性能在传统材料设计中常见的相互矛盾的制约关系。  多级“缝合”界面效应:针对颅骨、鱼鳞、穿山甲鳞片等不同生物材料中广泛存在的微观取向不断变化的锯齿形多级“缝合”界面结构(Hierarchical
Suture
Interface),他们从断裂力学的角度建立了评判裂纹与界面相互作用方式以及裂纹扩展路径的基本准则,首次提出多级“缝合”结构能够通过促进裂纹穿过界面而对界面起到增韧作用的新观点,并且揭示了“缝合”结构的微观几何形状和结构级数对界面韧性的影响与作用机理。研究发现:多级“缝合”结构能够促使裂纹与界面之间的夹角偏离其初始入射角度,并且提高裂纹沿界面扩展路径的复杂崎岖程度,从而显著降低驱使裂纹持续沿界面偏转的有效应力强度因子。例如:裂纹尖端促使裂纹穿过界面与沿界面偏转的有效应力强度因子之比为:  多级“缝合”结构使得裂纹更加倾向于穿过界面而不是进入界面扩展,因此对界面起到有效的增韧作用,并且界面的增韧效果会随着锯齿的尖锐程度以及结构级数的增加而显著增强。他们进一步提出了特征临界应力强度因子比值的概念,该参数能够定量反映多级“缝合”结构对界面的增韧效果以及界面的几何形状和结构级数的影响。

为保障人民群众的健康安全,提升成都市产品质量水平,落实监管责任,切实加强产品质量监督抽查工作,今年第三季度成都市市场监管局进行了生产领域产品质量抽查,其中电线电缆产品64批次,合格61批次,批次合格率95.3%。  抽查电力电缆全市范围内42家企业生产的电力电缆42批次。对所抽查产品的绝缘平均厚度、绝缘最薄处厚度、绝缘偏心度、非金属护套最薄处厚度等项目进行了检验。检出3批次产品不合格,不合格项目涉及护套最薄处厚度、绝缘热延伸、绝缘热收缩试验、绝缘平均厚度。  抽查架空绝缘电缆全市范围内21家企业生产的架空绝缘电缆21批次。对所抽查产品的绝缘平均厚度、绝缘最薄处厚度、导体直流电阻、绝缘电阻等项目进行了检验,未检出不合格项目。  抽查聚氯乙烯绝缘电缆电线全市范围内1家企业生产的聚氯乙烯绝缘电缆电线1批次。对所抽查产品的导体电阻、成品电缆电压试验、绝缘线芯电压试验、绝缘电阻、绝缘平均厚度、绝缘最薄处厚度、耐火试验等项目进行了检验,未检出不合格项目。  针对本次产品质量监督抽查中发现的质量问题,我局根据《中华人民共和国产品质量法》等法律法规的规定,对相关生产企业和各区(市)县市场监管部门提出以下工作要求。  一是不合格产品的生产企业在收到有关通知后,应立即进行整改,查明不合格的原因,制订出整改措施,整改结束后,向相关区(市)县市场监管部门提出复查申请。整改复查期间,被抽查的不合格产品不得生产和销售。  二是各区(市)县市场监管部门要切实做好不合格产品生产企业的后处理工作,依法进行调查处理,约谈企业负责人,明确整改要求和处理程序,督促企业认真查找不合格原因,不折不扣落实整改规定,妥善处理不合格产品,及时提交整改报告,根据整改和后处理情况,安排对不合格企业进行抽样复查,经整改复查合格后,方准生产和销售。

泰安市市场监督管理局通报2019年下半年市级产品质量监督抽查情况。为加强生产领域产品质量监督,排查质量安全风险,督促企业落实质量安全主体责任,提升产品质量总体水平,根据《产品质量法》、《山东省实施<产品质量法>办法》、原质检总局《产品质量监督抽查管理办法》及省、市市场监管局有关工作制度要求,市市场监管局于2019年7月至12月在全市范围内组织开展了下半年产品质量监督抽查。抽查结果显示本次抽查的我市生产领域产品质量抽查合格率为98.8%。  其中,电线电缆按照泰安市局的安排,电线电缆产品抽查11家企业,
21个批次,其中有4家生产企业CCC证书已暂停或注销,企业处于停产状态,未生产产品,1家生产企业抽检不合格。  泰安市是山东省电线电缆产品主要生产基地之一,数量已达20余家,但以小型企业居多。通过本次电线电缆产品的抽检的情况来看,抽检企业中有:11家企业生产状况良好,但销售订单同比往年也出现了减少。其中,4家生产企业CCC证书已暂停或注销,受经济形势营养,经营不善等原因,企业处于停产状态,未生产产品。1家小型企业生产的铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁形电缆产品的平均外形尺寸不合格,经检验发现,企业在电线绝缘层及护套层挤塑生产过程中未严格控制厚度参数,造成绝缘及护套层过厚,由于绝缘及护套层过厚的原因导致外径超出国家标准上限要求。  监督抽查产品结果  序号  产品名称  企业名称  企业所在地  商标  规格型号  生产日期/批号  抽查结果  不合格项目  承检单位  1  铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁形电缆  山东田泰电缆有限公司  泰安市  /  BVVB
300/500V  2019年3月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  2×2.5mm2  2  铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁形电缆  山东泰开电缆有限公司  泰安市  /  BVVB
300/500V
2*2.5  2018年9月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  3  聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆  山东泰开电缆有限公司  泰安市  /  VLV
0.6/1
2*16  2018年6月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  4  重型氯丁橡套软电缆  特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司  新泰市  /  60245
IEC
66(YCW)  2018年6月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  450/750V
5×2.5mm2  5  聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆  特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司  新泰市  /  VV
0.6/1
3×2.5mm2  2018年6月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  6  交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆  山东华泰电缆有限公司  新泰市  /  YJV
0.6/1
4*2.5  2019年3月9日  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  7  铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁形电缆  山东华泰电缆有限公司  新泰市  /  BLVVB
300/500V  2019年3月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  8  /  山东泰川电缆电器有限公司  新泰市  /  /  /  /  停产状态  泰安市产品质量监督检验所  9  /  新泰市通达电线电缆有限公司  新泰市  /  /  /  /  CCC证书已注销,停产。  泰安市产品质量监督检验所  10  交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆  山东泰安市东兴电缆有限公司  新泰市  /  YJLV
0.6/1
1*185  2018年6月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  11  聚氯乙烯绝缘无护套电缆电线  山东泰安市东兴电缆有限公司  新泰市  /  60227IEC01(BV)450/750V
2.5  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  12  铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁形电缆  泰安鹏飞电线有限公司  新泰市  /  BVVB
300/500V  2019年5月  不合格  平均外形尺寸  泰安市产品质量监督检验所  3×1.5  13  200级聚酰胺酰亚胺复合聚酯亚胺漆包铜圆线  山东赛特电工股份有限公司  新泰市  /  Q(ZY/XY)-2/200
0.400  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  14  155级直焊聚氨酯漆包铜圆线  山东赛特电工股份有限公司  新泰市  /  QA-2/155
0.300  2019年5月15日  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  15  180级聚酯亚胺漆包铜圆线  山东赛特电工股份有限公司  新泰市  /  QZY-2/180
0.800  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  16  聚氯乙烯绝缘无护套电缆电线  山东金瑞电气有限责任公司  新泰市  /  60227IEC01(BV)450/750V
4  2019年3月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  17  交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆  山东乐通电缆有限公司  肥城市  /  YJLV
0.6/1
3*70  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  18  普通聚氯乙烯护套软线  山东乐通电缆有限公司  肥城市  /  60227IEC53(RVV)300/500V
2*1  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  19  铝芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套扁形电缆  泰安国山线缆有限公司  肥城市  /  BLVVB
300/500V
2*2.5  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  20  聚氯乙烯绝缘无护套电缆电线  泰安国山线缆有限公司  肥城市  /  60227IEC01(BV)450/750V
2.5  2019年5月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  21  /  泰安市国能电缆有限公司  肥城市  /  /  /  /  CCC证书已注销,停产。  泰安市产品质量监督检验所  22  聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆  宝胜(山东)电缆有限公司  宁阳县  /  KVV
450/750V
7*1.5  2019年3月30日  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  23  铜芯聚氯乙烯绝缘绞型连接用软电线  宝胜(山东)电缆有限公司  宁阳县  /  RVS
300/300V
2*2.5  2019年3月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  24  交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电力电缆  宝胜(山东)电缆有限公司  宁阳县  /  YJV
0.6/1
5*4  2018年8月  合格  /  泰安市产品质量监督检验所  25  /  泰安万通电缆有限公司  宁阳县  /  /  /  /  CCC证书已注销,停产。  泰安市产品质量监督检验所

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